浅析固定翼无人机在输电线路巡视中应用探述

王赫男

摘 要：在社会经济的高速发展之下，电力资源在人们的生活以及生产中发挥着非常重要的作用，电力企业需要基于用户用电的需要大力进行电力工程的建设工作，为人们提供优质的用电服务。电力工程建设与应用期间，架设与敷设的输电线路较多，这些线路运行质量容易受到多种因素影响，从而出现断电、短路等异常情况，对于人们的正常用电有着较大不利影响，因此需要电力企业加强输电线路的无人机巡视工作，有效维护电力系统运行有效性与可靠性。基于此本文对固定翼无人机的相关内容进行了概述，并对该巡视方法在输电线路巡视自动化中的使用情况进行了全面分析，以此为更多地方的电力企业高质量、高效率的做好输电线路巡视工作提供参考经验。

关键词：固定翼；无人机；输电线路；巡视；应用

中图分类号：TM755 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）20-0168-02

我国诸多行业的发展与人们的基本生活都离不开电力资源的应用，电力企业进行供配电期间存在着线损、设备损坏、杆塔故障、线路脱落等问题，严重影响着企业的经济收益，制约着企业的长远健康发展。针对此种情况近年来的很多电力企业开始采用人工巡视方法对于输电线路的工作情况进行检查，以便及时发现问题并进行相应的处理，随着科学技术的进步以及输电线路架设数量的增多，常规巡视方法的弊端逐渐显现，要求企业可以采用当前先进的固定翼无人机来替代传统方法，做好线路巡视工作，有效提升巡视工作的质量和效率。

1 固定翼无人机概述

现阶段我国的很多电力工程建设在地形地貌复杂、气候条件恶劣的偏远山区，由于这两个方面因素影响，输电线路的安全稳定运行效果不理想，而且常规的人工巡视方式存在着工作任务重、效率低、误检、漏检等问题，所以会采用直升机巡视、机器人巡视以及无人机巡视等方法开展此项工作，比较各种方法优缺点可知基于无人机的电力线路巡视价值高，尤其是固定翼无人机[1]。当前固定翼无人机巡视手段发展较为成熟，使用期间具有显著的应用优势，方便快捷、工作效率高、飞行半径大，可以快速且长时间的滞留空中对目标区域输电线路进行运行基本情况的检查。分析实际应用情况可知在线路走廊检查与选址、救灾抢险、线路故障查询等工作中意义重大。

2 输电线路依托固定翼无人机自动化巡视的应用分析

2.1 系统构成

该种无人机主要由以下系统构成：其一为飞控系统，依托该系统可以对无人机飞行期间的启动、飞行以及盘旋等情况，航线、时速以及高度等参数进行控制，要求无人机需要在设计的航线降落。如果飞行期间需要巡视的线路有变，可以直接调整巡视任务，按照拍摄要求在相应地点使用相机对输电线路进行摄影，包括飞行控制、通信以及电源等模块。飞控系统中还包括地面遥控系统，借助于接口设备、监控平台、计算机等设备给予系统运行支持，使得系统可以在接到无人机指令时及时执行，包括发射天线、指令编码装置、接收装置以及调制器等设备[2]。其二為图像收集、处理系统，该系统可以借助于无人机相机拍摄需要的图像，若无人机飞行高度较高时则可以长时间且长距离的飞行，若飞行高度较低采集的图像分辨率较高；将空速管装置安装在无人机上，可以控制飞行期间的速度，该种无人机在飞行时可以依据巡视任务，摄取中等距离图像，以此有效提升图像重叠率。该系统与飞控系统同时进行输电线路的巡视工作时，飞控系统可以对图像进行处理，根据经纬度等信息可以对线路布设区域是否出现故障隐患进行有效发现，最终将全部图像传输至计算机系统软件中，便可以形成完整的线路运行图，方便电力企业加强输电线路运行质量的高效管理[3]。

2.2 实际应用

首先应用于输电线路架设时的预验收中，搜集整合输电线路走廊植被生长、地形、气候资料后指导电力工程的施工建设工作，以此控制线路应用风险，提升运送电质量。很多输电线路架设环境较差，施工位置存在江河湖泊以及高大的树木，这些均为威胁线路运行安全的危险因素。一般情况下输电线路的架设半径较长，辐射范围较广，需要电力企业提前对施工路段的基本情况作以详细的调查，制定清障计划来对相关危险因素进行有效排除。电力企业需要按照施工方案划定的区域，控制固定翼无人机在该区域进行飞行并采集图像，重点要对施工路段沿途的树木、以往架设的线路杆塔、道路、江河湖泊、建筑物等情况进行检查，以此在较短的时间内快速的完成数据收集、分析工作，方便电力企业掌握相关隐患，确定需要清障的内容，促使输电线路可以在良好的工作环境下进行施工建设，并在线路正式验收之前达到消缺的目的。此外在后续的线路巡视中还可以依照预验收时获得的图像，进行图像的前后对比找出故障原因，及时有效的排除故障[4]。例如茂名市在进行220kV茂南变电站的配套输电线路工程建设期间，由于该地区人口众多，属于沿海地区降雨量多，线路布设的走廊内栽种的树木高大，路况非常复杂，不利于工程建设与信息获取。所以在清障时采用了2个架次的固定翼无人机进行信息采集，全部飞行里程约为30公里，时间约为一小时，将走廊内的24基杆塔输电线路进行了双回航摄。同时在某线路（2200千伏）的巡视工作中，可以了解到该走廊内布设的信号塔较多，主要用于电能的传输，其中双回并行铁塔有90基，绝大部分的杆塔施工建设在地势险峻、岩石较多的山区，此处的植被覆盖率较低，在夏季降雨量较多的时候，埋设的杆塔则非常容易被雨水冲刷，所以通过固定翼无人机巡视期间借助于地面杆塔的高程参数、地理坐标数据，来对无人机飞行航线进行明确，仅使用一个架次的无人机便可以完成线路的全部巡视任务，以便工作人员掌握杆塔埋设的质量情况。

其次为输电线路的日常巡视，该线路的应用过程中，在恶劣天气、地质灾害等因素影响下会引发线路故障，并且在线路架设附近存在工程施工情况也会威胁线路运行的安全以及稳定性。所以电力企业需要加大线路日常运行检查的力度，依托固定翼无人机快速的完成检查工作任务，对于一些线路架设的高危区域进行重点检查，准确定位问题发生位置并及时处理。目前高压输电线路应用较多，非常容易出现跳闸重合闸失败情况，在检查问题时需要使用无人机以及故障录波位置，来对相关的基杆塔进行巡视，从巡视开始直至得出故障分析结构花费的总时间约为半小时，而且结果的精确度高，检修人员可以快速抵达出现问题的杆塔来对问题进行解决[5]。

最后为灾情检查，持续较长时间的强降雨、降雪、冰雹天气以及地震灾害均会对电网造成一定程度的破坏作用，所以在发生此种情况后人工巡视灾情难度较大， 而使用其它方式调查灾情的资金与时间成本过高，调查结果还会受到灾情的干扰，基于该情况需要使用固定翼无人机采集信息。无人机体型较小，对于工作环境有着较强的适应性，轻易不会受到干扰，花费较少，所以要加强应用。固定翼无人机在检查灾情时可以迅速抵达现场，对当地的杆塔、线路走廊的全部位置进行系统的摄像，之后再将图像信息及时传递至地面接收平台中，通过计算机软件的数据分析，使得电力企业可以获得灾区灾情的第一手资料，可以依据摄影数据准确的制定抢险救灾方案，把握好线路与杆塔受灾的严重程度，分别派遣不同的抢救团队对线路进行处理，对受损杆塔则进行周边区域的土层加固，便可以避免在救灾过程中再次发生电网问题，为线路有效使用提供数据依据。同时在电网救灾期间固定翼无人机还可以对救灾实况进行实时监控，以便抢救人员可以随时掌握事故现场的情况，按照灾情变化及时调整作业方案。

3 结语

固定翼无人机在现阶段的电力系统输电线路巡视工作中，有着非常广泛的应用，该巡视法与常规的巡视方法进行比较具有较强的便捷性、灵活性，巡视范围较大，效率高，能够对输电线路使用期间的常见问题进行及时发现与有效处理，避免线路问题严重化导致的更为严重的问题出现，显著降低了线路运维成本，使得电力企业获利较多，可以提升线路巡视的自动化水平，保障线路运行质量与安全。

参考文献

[1]齐铭.输电线路小型电动无人机巡检模式及成本分析[D].华北电力大学（北京），2017.

[2]侯飞.电力专用无人机的巡检技术应用分析[D].华北电力大学（北京），2017.

[3]王柯，彭向阳，陈锐民，陈海涵，郭小龙.无人机电力线路巡视平台选型[J].电力科学与工程，2014，30（06）：46-53.

[4]李勇.无人飞行器在特高压交流输电线路巡视中的应用模式研究[D].华北电力大学，2014.

[5]徐云鹏，毛强，李庭坚.架空输电线路直升机、无人机及地面人工巡视互补机制探讨与研究[J].广西电力，2013，36（05）：72-75+84.